Sind Wasserstoffautos die Mobilität der Zukunft?

Ist Wasserstoff eine Alternative für Fahrzeuge?

In Anbetracht der zahlreichen Probleme, die Autos mit Verbrennungsmotoren verursachen, – vom Klimawandel über die Abgasbelastung in den Städten bis zur zunehmenden Verknappung fossiler Brennstoffe – wird immer stärker nach Alternativen zum Antrieb mit Benzin oder Diesel gesucht. Eine dieser Alternativen ist Wasserstoff. Ein mit Wasserstoff angetriebenes Fahrzeug stösst keinerlei Abgase aus. Die CO2-Emissionen sind gleich null und aus dem Auspuff kommt ausschliesslich Wasserdampf – eine äusserst reizvolle Vorstellung! Also warum nicht sofort loslegen mit dem Wasserstoffantrieb für das Auto?

Wo liegt das Problem beim Wasserstoffantrieb?

Wasserstoff ist ein extrem instabiles Element. Es kommt in der Natur nicht in Reinform vor, sondern nur in Verbindungen, vor allem als Wasser. Daher kann man Wasserstoff nicht wie Erdgas oder Öl einfach irgendwo „fördern“. Man muss ihn erst herstellen, indem man Wasser mittels Elektrolyse in seine Elemente – Wasserstoff und Sauerstoff – aufspaltet. Das ist technisch kein Problem, braucht aber viel Energie, die an anderer Stelle erzeugt werden muss. Daher ist Wasserstoff nicht zwangsläufig CO2-neutral. Ausserdem ist Wasserstoff sehr instabil und explosiv. Deshalb müssen Wasserstofftanks mit grossem Aufwand geschützt werden.

Wie können Elektroautos mit Wasserstoff angetrieben werden?

Grundsätzlich kann man den Wasserstoff im Motor direkt verbrennen, ähnlich wie Benzin oder Erdgas. Das Auto würde dann mit einem relativ normalen, nur leicht modifizierten Verbrennungsmotor fahren. Mitte der 2000er-Jahre haben einige Hersteller mit diesem Prinzip experimentiert. Wegen zahlreicher praktischer Probleme hat man die Idee des Wasserstoff-Verbrennungsmotors aber inzwischen vollständig aufgegeben.

Die erfolgversprechendste Technologie ist die Brennstoffzelle. Dabei wird die Antriebsenergie nicht durch die Verbrennung von Wasserstoff erzeugt: Die Brennstoffzelle produziert als eine Art bordeigenes Minikraftwerk Strom aus Wasserstoff, der wiederum einen Elektromotor antreibt. So wird die Brennstoffzelle zur Alternative zu einem Akkuantrieb für ein Elektroauto. Das Auto tankt dann Wasserstoff statt Strom. Da dies die einzige vernünftige Technologie zum Einsatz von Wasserstoff bei Autos ist, wird der Begriff „Wasserstoffantrieb“ heute meistens mit einer Brennstoffzellen-Technologie gleichgesetzt. Bisher hat diese Technologie noch so viele Nachteile, dass sie noch nicht wirklich verbreitet ist. Dennoch wird ihr grosses Zukunftspotenzial zugestanden, sodass viele Autohersteller derzeit damit experimentieren und bereits verschiedene Modelle im Angebot haben.

Wie produziert eine Brennstoffzelle Strom?

Die Brennstoffzelle ist im Prinzip ein kleines Bordkraftwerk, das aus Wasserstoff Strom erzeugt. Der Vorgang in der Brennstoffzelle ist im Grunde die Umkehrung dessen, was bei der Herstellung von Wasserstoff passiert: Wasserstoff reagiert mit Luftsauerstoff und wird dabei zu Wasser. Der dabei entstehende elektrische Strom treibt den Elektromotor des Brennstoffzellenautos an und speist nebenbei noch eine kleine Batterie, die als Pufferspeicher dient. Dazu muss der Wasserstoff in einem Tank mitgeführt werden.

Wie sieht es mit der Umweltfreundlichkeit von Wasserstoffautos aus?

Ein Brennstoffzellenauto stösst nichts als reinen Wasserdampf aus, verursacht also keinerlei Abgas-Emissionen. An sich ist es also ausgesprochen umweltfreundlich. Allerdings muss der Wasserstoff unter hohem Energieeinsatz erst erzeugt werden. Sofern dazu kein Ökostrom verwendet werden kann, entstehen also quasi durch die Hintertür doch CO2-Emissionen. Ausserdem gibt es bei der Elektrolyse hohe Energieverluste und schliesslich sind Transport und Lagerung von Wasserstoff energieaufwendig und teuer. Daher ist die Energiebilanz deutlich schlechter als bei batteriebetriebenen Elektroautos. Eine grosse Chance liegt aber darin, dass Wasserstoff quasi nebenbei hergestellt werden kann, wenn irgendwo mehr Öko-Energie zur Verfügung steht, als gerade gebraucht wird, denn im Gegensatz zu Strom kann Wasserstoff leicht gespeichert und aufbewahrt werden.

Welche Vorteile haben Wasserstoffautos?

• Die Brennstoffzelle plus Wasserstofftank ist wesentlich kleiner und leichter als die Akkus eines batteriebetriebenen Elektroautos.
• Es sind keine langen Ladezeiten nötig. Das Wasserstofftanken ist wie bei einem normalen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor in ein paar Minuten erledigt.
• Wasserstoffautos haben eine grössere Reichweite (um die 500 km) als batteriebetriebene Elektroautos. Dieser Vorteil könnte aber durch bessere Akkus in Zukunft kleiner werden oder ganz verschwinden.
• Die Reichweite ist unabhängig von der Temperatur und verschlechtert sich – anders als bei Batterieantrieb – auch bei Kälte nicht.

Welche Nachteile haben Wasserstoffautos?

• Derzeit gibt es nur sehr wenige Wasserstofftankstellen, während Stromtankstellen schon recht verbreitet sind. Langstreckenfahrten sind daher bisher kaum möglich. Das ist allerdings ein Henne-Ei-Problem: Gäbe es mehr Wasserstoffautos, würde auch das Tankstellennetz dichter werden.
• Anders als batteriebetriebene E-Autos kann man ein Wasserstoffauto nicht zuhause laden.
• Wasserstoffautos sind bisher noch sehr teuer und da auch die Technik sehr jung ist, gibt es kaum Gebrauchtwagen mit Wasserstoffantrieb.
• Da Herstellung, Transport und Lagerung von Wasserstoff sehr aufwendig sind, ist auch der Wasserstoff teuer – deutlich teurer als die vom Energiewert her entsprechende Menge Strom.